JP2008544616A - 好ましいパス・ソース・ルーティングと、マルチギャランティＱｏＳと、リソースの予約・管理・解放とを備える高性能な通信バスを提供する、装置、方法およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

高度なデータ・パケット・ソース・ルーティング・プロシージャを有する通信ネットワークを提供し；第１のネットワーク・プロトコル層が相対的保証によるＱｏＳおよびベスト・エフォートによるＱｏＳをインプリメントし、下位層が絶対的保証によるデータ・パイプ間の物理的リソース配分を行なう、通信ネットワークの高度なＱｏＳ機能を提供し；厳密／厳格なＱｏＳ保証によるフロー毎のリソース管理のためにリソースの予約・管理・解放を行なう、本発明の例示実施形態による、方法、装置およびコンピュータ・プログラムが開示されている。この通信ネットワークは光学的および／または電気的データ・パスを使用できる。
【選択図】図１

Description

本発明の例示的実施形態に係る教示事項は、全般的には通信バスに関し、限定するものではないが、特にシリアル・バス・システムおよびシリアル・バス・アーキテクチャに関する。

多くの電子システムで重要な要素は、このシステム内の種々の機能モジュールを相互接続する通信バスである。機能モジュールは個別のモジュールとされる場合もあるし、システム・オン・ア・チップ（ＳｏＣ）タイプのアーキテクチャのように共通の集積回路（ＩＣ）に組み込まれる場合もある。後者の場合、通信バスは、外部の機能モジュールおよび／またはアクセサリ・デバイスもしくは周辺機器などの別の電子システムに接続するためにオフチップにルーティングされる場合もある。

通信バス・アーキテクチャの非常に有利なタイプの１つは高速シリアル・バスとして構築されたものであり、例えば、同一出願人による以下の米国特許出願明細書に記載されている：米国特許出願第１０／６８４１６９号明細書、２００３年１０月１０日出願、「データ・ストリームに埋め込まれ且つデータビットが無変化のままであるときに遷移するクロックとともに、Ｐａｍ−５コーディングを用いる方法と装置（Method and Apparatus Employing Pam-5 Coding with Clock Embedded in Data Stream and Having a Transition When Data Bits Remain Unchanged）」、マルティ・ヴォウティライネ（米国特許出願公開第２００５／００７８７１２号）； 米国特許出願第１０／９６１３６６明細書、２００４年１０月７日出願、「低遅延の割込みおよび制御信号機能と、ホットプラグ可能性に関するエラー検出および回復機能と、帯域幅割当て機能と、ネットワーク・インテグリティ確認機能、プロトコル・トンネリング機能と、探索容易化機能とを有する通信バス（Communications Bus Having Low Latency Interrupts and Control Signals, Hotpluggability Error Detection and Recovery, Bandwidth Allocation, Network Integrity Verification, Protocol Tunneling and Discoverability Features）」、 ミシェル・ジレット（国際公開第２００５／０３６７９５（Ａ２）号パンフレット）；米国特許出願第１０／９６１６６１号明細書、２００４年１０月８日出願、「システム・オン・ア・チップ（ＳｏＣ）用のマイクロコントロール・アーキテクチャ（Microcontrol Architecture for a System on a Chip (SoC)）」、キム・サンドストロム（国際公開第２００５／０３６３００（Ａ２）号パンフレット）；および米国特許出願第１１／１４０４２４号明細書、２００５年５月２７日出願、「ネットワーク層サービス品質（ＱｏＳ）管理を用いた高速シリアス・バス・アーキテクチャ（High Speed Serial Bus Architecture Employing Network layer Quality of Service (QoS) Management）」、ミシェル・ジレットおよびセルゲイ・バランディン（国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００１２２３号）に記載されている。これらの、同一出願人による米国特許出願明細書、米国特許出願公開明細書および対応国際特許出願明細書の開示内容は、その内容全体を文献参照によって本願明細書に組み込んだものとする。

前述の同一出願人による米国特許出願明細書の要素である低電力で高速のシリアル・リンク・バスは、通信端末をはじめとする携帯型端末に使用するのに非常に適しているが、もっと広範に応用することもできる。この高速シリアル・リンク・バスを使用することによって実現される利点として、限定的ではないが、次のようなものがある。必要とされる信号線がごくわずかであることにより、ＩＣパッケージ上のピンまたはボールの個数が減少し、コストが削減されること；ＥＭＣ耐雑音障害性が向上すること；固有のモジュール性および普遍性によって既存のバスを交換できること；および、バスを接続するホットプラグ可能なユニットを提供できること。
米国特許出願第１０／６８４１６９号明細書（米国特許出願公開第２００５／００７８７１２号） 米国特許出願第１０／９６１３６６明細書（国際公開第２００５／０３６７９５（Ａ２）号パンフレット） 米国特許出願第１０／９６１６６１号明細書（国際公開第２００５／０３６３００（Ａ２）号パンフレット） 米国特許出願第１１／１４０４２４号明細書（国際出願ＰＣＴ／ＩＢ２００６／００１２２３号）

発明の例示的実施形態の概要

その例示態様において、本発明は、ルーティング・ホップ数を指定する値を有する第１のフィールド、ただし、第１のフィールドの一つの値がスイッチのデフォルト・ルーティングの使用またはソース・ルーティングの使用を指定する、第１のフィールドと、第２のフィールド、ただし、第１のフィールドが一つの値を有する場合には第２のフィールドの内容が送信先ホストのアドレスとして解釈され、そうでない場合には第２のフィールドの内容はスイッチ内でのデータ・パケットを転送するためのポートＩＤを指定するように、第１のフィールドの値に応じた解釈が行なわれる、第２のフィールドと、を含むデータ・パケットを作成し；作成されたデータ・パケットを、通信リンクを介して送出するように作用する方法、コンピュータ・プログラムおよびデバイスを提供する。

その別例示態様において、本発明は、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを有するサービス品質（ＱｏＳ）を第１のプロトコル層にインプリメントし、絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプ間の物理的リソース分配を下位の第２のプロトコル層で行なうように作用する方法、コンピュータ・プログラムおよびデバイスを提供し、ここで、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるこれらのデータ・フローが絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプに割り当てられ；第２のプロトコル層が、絶対的保証（Absolute QoS Guaranty）を備えるデータ・パイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信し、物理的リソースへの接続分割に基づいて絶対的ＱｏＳ保証がプロビジョニングされる。

その別の例示態様において、本発明は、チャネル・リクエスト・パケットを通信リンクのベスト・エフォート・チャネルを介して送信元から送信先へ送ることによって、厳密／厳格なサービス品質（ＱｏＳ）保証によるデータ・フロー毎のリソース管理のためのリソース予約・管理・解放を提供するように作用する方法、コンピュータ・プログラムおよびデバイスを提供し、ここで、リクエスト・パケットは、ソース・ルーティングが進み方向に使用されている場合に戻り方向ソース・ルーティングを定義する情報と、リクエストされたリソース割当量を送信元から送信先へのチャネルの進み方向および戻り方向に指定するフィールドとを備える。第１のステップにおいて、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファとの間のチャネル接続を定義するべくリソース予約事前登録が送信元から送信先へのパスに沿って実施され、第２のステップにおいて、リクエスト承認パケットが送信先から送信元へと同一パス上で逆向きに送られ、これに応答してスイッチがリソース予約事前登録を有効予約に変換する。リクエストされたリソース割当が実行不可能であることをリクエスト承認パケットが示すとき、スイッチは直前に行なわれたチャネル予約を削除する。

本発明のこれら種々の例示実施形態において、通信リンクはシリアル・リンクであってもよいし、電子的および／または光学的信号パス上に構築されてもよい。デバイスの例示実施形態において、第１の機能ユニットはデバイスの第１の部分に配置される場合があり、第２の機能ユニットはデバイスの第２の部分に配置される場合があり、光ファイバが、第１の部分を第２の部分に対して移動させるメカニズムを通る場合がある。この機構は回転可能なヒンジを含む場合がある。

詳細な説明

上記の同一出願人による米国特許出願明細書に記載されている通信バスは、下記において、便宜上、シリアル・バスまたはリンク・アーキテクチャと呼ばれる場合がある。しかし、本発明の例示実施形態は、この特定のシリアル・バスまたはリンク・アーキテクチャと一緒に使用することに限定されるものではなく、また、シリアル・バスまたはリンク自体に使用することに限定されるものでもない。

図１は、本発明の非限定的な実施形態にしたがって構成されて作動される例示的な２つの機能ユニット１２Ａ、１２Ｂを備える端末１０のブロック図である。本発明の非限定的な実施形態では、端末１０は無線通信端末とすることができ、機能ユニット１２Ａはアプリケーション・エンジン，制御プロセッサユニットを含む場合があり、他方、機能ユニット１２Ｂはベースバンド・ユニットを含む場合がある。別の実施形態において、端末１０は、ＰＤＡ、またはコンピュータ、またはデジタル・カメラ、または音楽プレーヤ、または２つ以上の構成機能ユニット間でデータ通信を行なうためにバスを使用するタイプの電子デバイスであればどのようなタイプの電子デバイスであってもよい。端末１０には２つの機能ユニットしか示されていないが、無線周波（ＲＦ）ユニット、メモリ・サブシステム・ユニット、タッチ・スクリーン・ディスプレイ・ユニット、カメラ・ユニット、および１つまたはそれより多いアクセサリ・ユニットもしくは周辺ユニット（例えば、受信されたデジタル・データに基づいて音楽を再生するアクセサリ・ユニット）を非限定的な例として含む機能ユニットが数個あってもよい。機能ユニット１２と総称される機能ユニット１２Ａ、１２Ｂは、前述の米国特許出願第１０／６８４１６９号明細書、同第１０／９６１３６６号明細書および同第１０／９６１６６１号明細書に記載されているもののようなシリアル・リンク２０を介して接続されている。シリアル・リンク２０は、多値論理を用いてデータを暗号化できる。シリアル・リンク２０は２つの機能ユニット１２間を直接接続しなくてもよく、代わりに、シリアル・リンク２０が少なくとも１つのルータ（スイッチ）ユニットおよび／または集線／分配／交換ユニットすなわちハブ・ユニットを通ってもよいことに注意されたい。図１は、一例として、２つのルータすなわちスイッチ（ＳＷ）２１が存在していることを示すものであり、ここで、両者それぞれが対応ルーティング・テーブル（ＲＴ）２１Ａおよび対応ポート（Ｐ）を備えていてもよい。本発明の第２および第３の例示態様の記載のように、そのようなスイッチ２１が１つまたはそれより多く存在することについて以下に説明する。実際には、スイッチ２１はさらに他の機能を備えていてもよい。各機能ユニット１２Ａ、１２Ｂは、少なくとも、ネットワーク層１４Ａ、１４Ｂ（ネットワーク層１４と総称される）と、データリンク層１６Ａ、１６Ｂ（データリンク層１６と総称される）と、物理層１８Ａ、１８Ｂ（物理層１８と総称される）とから構成されているプロトコル・スタックをそれぞれ備えていてもよい。一般にネットワーク層１４はより高いレベルにそれぞれ接続する。より高いレベルとは、トランスポート層、セッション層、プレゼンテーション層およびアプリケーション層のうちの１つまたはそれより多くの層とすることもできる。

便宜上、オープン・システム・インテグレーション（ＯＳＩ）の層の定義を使ってもよい。この非限定的な事例では、物理層１８はシリアル・リンク２０の伝送媒体上で論理信号を電気信号または他の信号に変換し、また、受信信号を論理信号に変換する。データリンク層１６はポイント・ツウ・ポイント通信を可能にするために使用され、ネットワーク層１４はネットワークの一方のノードから他方のノードへ情報を送出する機能を提供する。本発明の第２および第３の態様に関連して、図１に示されている種々のキューおよびキュー・アクセス・メカニズム２２、２３、２４、２５および２６を以下に詳述する。

本発明の種々の態様の機能は、ハードウェアで、またはソフトウェアで、またはハードウェアおよびソフトウェアの組合せでインプリメントできることに注意されたい。したがって、本発明の非限定的な実施形態は、端末１０の１つまたはそれより多いデータ・プロセッサ（ＤＰ）１１が実行できるコンピュータソフトウェアによって、または専用のハードウェアによって、またはソフトウェアとハードウェアの組合せによってインプリメントされる。

その非限定的な一態様において、本発明は、高性能なシリアル・バス・アーキテクチャのリソース管理のフレキシビリティを高めるソース・ルーティング・ソリューションを提供する。ソース・ルーティングは、ホットプラグ可能なモジュール（電源が入った状態で挿抜可能なモジュール）の探索メカニズムをインプリメントするために重要な要素であり、同時に、負荷分散および負荷バランシングを達成するための技術を構成する。新たなホットプラグ可能なモジュールを探索するには、プロトコル・スタックによって維持されるいくつかのステップを要する。固定の静的ネットワーク・アドレスを有しないデバイスおよび／またはホットプラグ可能なデバイスについては、これらのデバイス（ノード）にアクセスして、それらにネットワーク・アドレスを付与するためのメカニズムが提供される。この問題に対処するために、従来、ブロードキャストバンド・メカニズム等が使われている。しかし、この状況にブロードキャスト（および／または、マルチキャスト）を導入する複雑さは高くつく。

また、本発明の非限定的な実施形態によれば、高性能なシリアル・バス・アーキテクチャの範囲は、例えば、３種類の保証（Guaranty）に対応する先進のサービス品質（ＱｏＳ）機能を備えている。モバイル・デバイス・ユーザ・アプリケーションの要求は、基本的に、そのデータ・フローおよびコントロール・フローに提供されるＱｏＳによって異なる。ベスト・エフォート型（ＢＥ）サービスモデルおよび相対的保証（Relative Guaranty）を備えるＱｏＳモデルの上に、数多くのアプリケーションを構築できる。しかし、アプリケーションによっては、ＱｏＳに関する厳格な保証がデータ・トラフィックに提供され必要がある。３種類すべてのＱｏＳ保証にデバイスが対応できるようにするために、高性能なシリアル・バス・アーキテクチャには、拡張され強化されたＱｏＳメカニズムが設けられる。本発明の別の非限定的な例示態様は、厳密／厳格なＱｏＳ保証によりフロー毎のリソース管理を可能にする、リソースの予約、管理および解放に関する。本発明のこの態様を使用することにより、新しいリソース予約リクエストの受入率が著しく上昇することになり、種々のＱｏＳ保証のプロビジョニングが充実する。サードパーティ・ソフトウェアによるものなど、高性能なシリアル・バス・アーキテクチャの負荷が増加すると、効率的なパワー管理に関する要件およびチャネル毎に（すなわち、フロー毎に）提供される厳密／厳格なＱｏＳ保証に関する要件が本発明の態様によって対処される。

その非限定的な態様において、本発明は通信バスのための高度なＱｏＳ機能を提供し、上述のシリアル・バス・アーキテクチャで活用される。しかし、当然のことながら、本発明の非限定的な実施形態による高度なＱｏＳ機能は、他タイプの、シリアル式および非シリアル式のネットワーク、システムおよびアーキテクチャに適用することができ、これらと併用することができる。

また、以下に詳述されるように、シリアル・バス・アーキテクチャは、ユニット間の電気接続性を採用してもよいし、光接続性を採用してもよいし、光接続性と電気接続性の組合せを採用してもよい。

本発明の第１の非限定的な態様の前置きとして、上に略述したように、新たに取り付けられたホットプラグ可能なモジュールまたはデバイスを探索するには、図１に示されるプロトコル・スタック１２によって維持される複数のステップを要する。固定の静的ネットワーク・アドレスを有しないデバイスおよび／またはホットプラグ可能なデバイスの場合、ネットワーク・アドレスを与えるためにこれらのノードにアクセスできるメカニズムが必要である。この問題に対処するために、従来、ブロードキャストバンド・メカニズムまたは同様のメカニズムが使われているが、高度なシリアル・バス・アーキテクチャという環境にブロードキャスト（および／または、マルチキャスト）を導入する複雑さは非常に高くつく可能性がある。別の問題は、マルチパスを用いないデフォルト・ネットワーク・ルーティングが一般に使用されていることによる、特定ネットワーク・エリアの過負荷である。負荷分散メカニズムおよび負荷バランシング・メカニズムの欠如により、ネットワークの適用性および拡張性が制限される可能性がある。また、多くの場合、トラフィック・ルートを明確に設定することが特定ＱｏＳ保証を提供する際の重要要件となる。本発明の第１の例示実施形態にしたがうソース・パス・ルーティング・メカニズムをインプリメントすることにより、ホットプラグ可能なモジュールの探索および列挙（enumeration）が大幅に簡素化され、また、ダイナミック・ホスト・コンフィギュレーション・プロトコル（ＤＨＣＰ）のようなプロトコルをインプリメントするための簡素なメカニズムが、通信ネットワークにブロードキャスト機能を提供する必要なく、提供される。ソース・パス・ルーティング・メカニズムにより、ホットプラグ可能なモジュールを取り付けることができるポートの相対的な位置を知るだけで、モジュールのアドレッシングが可能となる。したがって、世界で一意の論理アドレスがデバイスにとって不要となり、それにより設計および管理オーバヘッドが大幅に減少し、また、比較的短くされているべきアドレス・フィールドの長さが短くなる。

ソース・ルーティング・メカニズムの他の重要利点は、ソース・ルーティング・メカニズムによって通信ネットワークの拡張性を高める技術が提供され、また、ネットワーク・トポロジおよび／またはトラフィック・パターンの動的変化に対するロバスト性が高くなることである。高度な相互接続性を備えるネットワーク用に設計される将来のアーキテクチャへのスムーズな移行を保証するためにも、ソース・ルーティング・メカニズムの使用が望ましい。また、このソース・ルーティング・メカニズムは、ネットワークの輻輳を防止し、ネットワークにおけるＱｏＳプロビジョニングを規定するために使用される、負荷分散および負荷バランシングを達成するための技術を提供する。例えば、場合によっては、ルーティングが特定のパスに沿って行なわれるときに、同パスをたどる他のトラフィックが存在しない場合に限って、エンド・ツゥ・エンド遅延に関してリクエストされたＱｏＳ保証が達成されてもよい。輻輳に耐え、ＱｏＳ保証を高く満足させることによって例外的な事象を処理するネットワーク機能により、ネットワーク・デザイン・プロセスを大幅に簡素化し向上させることができる。

ソース・ルーティング・メカニズムを使用することによってもたらされる別の利点はセキュリティに関するものである。すなわち、ソース・パス・ルーティング機能を使えるようにするということは、アプリケーションがメッセージの正確なルートを引き出して、信頼できるルートに沿って１つまたはそれより多くのセキュアなサブ・ドメインを実質的に作ることを意味する。

ソース・ルーティング・メカニズムを使用することによってもたらされる別の利点は、全体的なインプリメンテーションおよび操作複雑性を低く維持しながら、同一ネットワーク・プロトコルでソース・パス・ルーティングとロジカル・ルーティングを併用できることである。この機能により、ネットワーク・プロトコルによって提供されるサービスを使用するあらゆるプロトコルについて、パス・ルーティングを使うか、ロジカル・ルーティング使うか、選択できるようになる。アドレッシング・モードの選択をケース・バイ・ケースで動的に行うことができて好都合である。

本発明の第１の態様にしたがうソース（好適パス）ルーティングは、ネットワークを通るデータ・パケットのパスを明確に規定することに基づく。パスは一組のフィールドとして暗号化され、各フィールドは次の（中間）スイッチ２１で選択されるべきポートを定義する。パスの定義はパケット・ペイロードの先頭に置かれることが好ましいが、これに限定されるものではない。パケットが信頼できるトラフィックに対応付けられる（例えば、トランスポート層ヘッダでは、ウィンドウ・フィールドがゼロより大きく、パケットがＡＣＫパケットではない）と、パケット・ペイロードの直前に、同一の符号化ルールに続いてバックワード・ソース・パスも提供される。

ソース・ルーティング・メカニズムのインプリメンテーションは、ネットワーク層１４のパケット・ヘッダの小さな変更を用いてパケット転送プロシージャで行なわれる。変更されたネットワーク層１４ヘッダを備える例示的パケットは、図２に示される下記フォーマットを有する。

図２に示される種々のパケット・フィールドは次のように定義される。

タイプ・フィールドは、ネットワーク層１４のパケット処理タイプを定義するために使用され、選択されるルーティング・スキームに対する厳密な拘束性を有しない（例えば、デフォルト・ルーティングとソース・ルーティングで同一タイプを使うことができる）。ＳＲフィールドは、ソース（好適パス）ルーティングにおけるルーティング・ホップ数を指定する。ＳＲ＝０であればデフォルト・スイッチ２１のルーティングが使用され、そうでなければソース・ルーティングが使用される。ＳＲＣフィールドは、パケット・ソース・ノードのアドレスを指定する（ルーティング・スキームに依存しない）。ＤＳＴフィールドのインプリメンテーションはＳＲフラグの値によって決まる。ＳＲ＝０であればＤＳＴは送信先ホストのアドレスであり、そうでなければＤＳＴはスイッチ（ルータ）２１内のパケット転送用のポートのＩＤを指定する。パケット・ヘッダのソース・パス部分はオプショナルで（サイズが０〜１５バイトの間で変化する）、ソース・ルーティングが使用される（ＳＲ＞０）ときに定義される。パケットは２つのＣＲＣフィールドを含む。第１のものは記述された直後のヘッダ情報を保護し、第２のものはパケット・ペイロードを保護する。ソース・ルーティングの場合、第１のＣＲＣ値は各中間ルータで再計算される。

パケット転送プロシージャは次の通りである。ソース・ルート暗号化を用いるパケットの転送方向が、ＤＳＴフィールドの値によって定義される。パケットを次の出力ポートに転送する前に、ＤＳＴフィールドがアップデートされる。ＳＲフィ―ルドが１より大きければＳＲが１だけデクリメントされ、したがってペイロードの最初のバイトがＤＳＴとなり、そうでなければＳＲおよびＤＳＴフィールドがゼロに設定される。ＳＲおよびＤＳＴフィールドがゼロに設定されたときにノードがパケットを受信するときは、現ノードがパケットの送信先であることを意味する。

このように、パケット・ルーティングは（ネットワーク内の送信元の位置によって決まるので）、最終送信先の論理的アドレスを使用することなく、相対的に暗号化されることになる。すなわち、送信先ノードは、中間スイッチ２１ルーティング・テーブル２１Ａに論理的アドレスと一緒に登録されていない送信先ノードとすることができる。

本発明の非限定的な実施形態にしたがうソース・パケット・ルーティング・スキームによれば、最初のＮ個のホップ（ここで、非限定的な例として、Ｎは０〜１５の範囲内）について、ソース・パス・ルーティングを用いてパケットが経路指定され、その後、他タイプのルーティング（例えば、デフォルト・ルーティング）が続く、混合ルーティングの使用もできる。この動作モードは、この非限定例では、ＳＲフィールドの最大値が１５（４ビット）であり、ソース・ルートが最大１６のエントリを（ＤＳＴ＋１５の追加エントリ）含むことができるものとして実行可能である。したがって、最後のレコードが、ソース・ルーティングを使って送信される位置から始まるデフォルト論理ルーティングを表すようにパスの暗号化が行なわれる場合がある。この特徴は、潜在的に有用なシステム間ルーティング・オプションを提供し得るものである。

電源投入時の列挙／探索の場合、あらゆるノードがネットワーク・アドレスを有しているかどうかを判断するためにソース・パス・ルーティングを使うことができ、そうでないことが分かった場合に、任意のプロトコルを使ってネットワーク・アドレスを与えることができる。ネットワーク内のノードの機能を特定して探索するためのプロトコルでソース・パス・ルーティングを採用することも可能である。デバイスをネットワークにホットプラグするときに、同じソース・パス・ルーティング・メカニズムを使うことができる。

さらに一般的に述べると、ソース・パス・ルーティングと論理アドレッシングを組み合わせることにより、ネットワーク層１４によって定義され且つネットワーク層１４によって提供されるあらゆるサービスを使うことができ、このプロトコルは論理アドレッシングに基づくルーティング・テーブルで定義されるルートとは異なるルートをネットワーク内で取ることができる。

この重要特性により、ルーティング・アルゴリズムの複雑さを比較的低く維持するために、環状トポロジのためのルーティング・アルゴリズムを使いながら、ネットワークで環状トポロジの利点を用いることが可能となる。すなわち、ソース・パス・ルーティングは、物理的に環状のネットワークに論理的に非環状のスパン・ツリーを構築するための極めて簡素な手段を提供する。

本発明のこの非限定的な実施形態にしたがう上述の技術は、数多くの種々のネットワーク・アーキテクチャと併用できる。非限定的な一例として、上述のソース・ルーティング・スキームは、SpaceWireを用いたシステム（SpW, http://www.estec.esa.nl/tech/spacewire/参照）で使用できる。また、ソース・パス・ルーティング・スキームは光学的な通信ネットワークに応用することもできる。

ここで本発明の第２の非限定的な実施形態を詳述するが、モバイル・デバイス用のユーザ・アプリケーションの、データ・フローおよびコントロール・フローに提供されるサービス品質に対する要件は基本的にさまざまである点に注意されたい。そのようなアプリケーションの多くは、ベスト・エフォート型（ＢＥ）サービスモデルおよび対応保証を備えるＱｏＳモデル上に構築可能である。しかし、アプリケーションによっては、ＱｏＳに関する厳格な保証をデータ・トラフィックに提供することを要求する。デバイスが３種類すべてのＱｏＳ保証に対応できるようにするために、下記のＱｏＳメカニズムによってネットワーク・アーキテクチャをさらに向上させる。

場合によっては下位の論理およびインプリメンテーションが複雑化するかもしれない方法であるが、帯域幅割当を行なうことによって、ネットワーク・アーキテクチャに関係する１つのＱｏＳサブシステムが、データリンク層１６に関するＱｏＳ管理機能のほとんどをインプリメントする。

例えば、米国特許出願第１０／９６１３６６号明細書に記載されているように、通信バス・プロトコルが割当を許可し、ここで、データリンク層によって送受信されるデータがフレームに分割され、フレームが所定時間における可用総帯域量を表し、各フレームがチャネルに分割され、チャネルに割り当てられたバイト数は所定チャネルで使用可能なフレームの百分率を表す。帯域割当プロシージャは、所定フレームの中のチャネルにおける送出バイト数をカウントすることに基づくものであることが好ましく、このバイト数が、チャネルのフレーム百分率によって許可されているバイト数以上であった場合、当該フレーム中のこの特定チャネルについて、それ以上のデータ送出を行なわない。チャネルは固定サイズのセルに分割されてもよく、フレーム内では、どのチャネルからのものであるかに拘わらず、すべてのセルを混合できる。

本発明の特徴であるＱｏＳの向上は、少なくとも一部分は、シリアル・バス・アーキテクチャのデータリンク層１６拡張に基づくものである。

上掲の米国特許出願第１１／１４０４２４号明細書、２００５年５月２７日出願、「ネットワーク層サービス品質（ＱｏＳ）管理を用いた高速シリアス・バス・アーキテクチャ（High Speed Serial Bus Architecture Employing Network layer Quality of Service (QoS) Management）」、ミシェル・ジレットおよびセルゲイ・バランディンに記載されている優れたネットワーク・アーキテクチャは、ネットワーク層１４に対する拡張を少なくとも部分的に用いたトラフィック・スケジューリングを実施することによってＱｏＳ保証を提供する。

モバイル・デバイス・アプリケーション用に指定されているユーザ・トラフィック要件一式の解析により、次の３通り（非限定的）のタイプのＱｏＳが特定されている：絶対的保証；相対的保証；ベスト・エフォート（ＢＥ）。以前のソリューションは、両方同時にではなく、絶対的ＱｏＳ保証または相対的ＱｏＳ保証の一方をその時々で提供するものであった。本発明のこの態様は、より早期のＱｏＳ拡張という最良のエレメントを選択し、また、システムの複雑化を最小限に抑えながら絶対的ＱｏＳ保証および相対的ＱｏＳ保証を提供するためにこれらを拡張する、高度なＱｏＳメカニズムを提供するものである。ユーザ・アプリケーションは用の３タイプすべてのＱｏＳ保証が維持できれば、本発明のこの態様を（論理的な複雑さが増した）先進のモバイル・デバイスで活用できる。

本発明のこの態様は、通信ネットワークおよびデータリンク層１６にＱｏＳの機能をインプリメントする。例として、ネットワーク層１４は相対的保証およびベスト・エフォートを備えるＱｏＳをインプレメントするために使用でき、他方、データリンク層１６は絶対的保証によりパイプ間の物理的リソース配分を担当し、ここで、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるフローは絶対的ＱｏＳ保証を備えるパイプのうちの１つに割り当てられる。

データリンク層１６は、絶対的ＱｏＳ保証を備えるパイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信する。リソース共有メカニズムのインプリメンテーションに応じて、フローに対するパラレルアクセスが必要なとき（例えばＦＤＭＡの場合）、または、単一のバッファおよび特別スケジューリング・スキームを使用することによって（例えばＴＤＢＡの場合）、論理的に分離されたバッファを介して上位層からトラフィックが伝送されてもよい。

絶対的ＱｏＳ保証のプロビジョニングは、物理的リソースへの接続を分割することに基づくものである。絶対的ＱｏＳ保証のプロビジョニングに用いられる時分割多元接続（ＴＤＭＡ）リソース分割スキームの例（タイムホイールと呼ばれることもある）が、図３に示されている。

入力バス・タイム・スロットおよび出力バス・タイム・スロット間の明確な時間的優先順位ルールを定義するために、出力タイムホイールを入力タイムホイールに同期させてもよい。タイム・スロット間の時間的優先順位ルールを守ることは、スイッチ内のバッファ・サイズを小さくするために重要である。

しかし、出力タイムホイールと入力タイムホイールの位相差を維持する同期性を達成するに際し、所定の制約以外の制約も可能である。実際には、位相差を一定に維持するには所定の制約で十分であろう。いずれの場合も、所定の制約を、スイッチ２１に必要なバッファ量の間接的指標として見ることができる。

一般に、そのようなスキームでは、すべてのタイム・スロットは同一サイズであるが、この制限はスキーム自体とは無関係で、その複雑さを減らすための簡素化に過ぎない。

より一般的な、サイズが異なるタイム・スロットの場合を定義するには、所定の論理的パイプのあらゆる出力タイム・スロットが、対応する入力タイム・スロットの後に経時的にスケジューリングされるようにすることが望ましい。タイム・スロットのサイズは可変性であるので、ＱｏＳ予約メカニズム中に各タイム・スロットの開始時間位置を確認して定義するプロシージャが必要となる。入力および出力タイムホイールの位相が同期されていれば、タイムホイールのタイム・スロット時間的な位置がグローバルな意味を持っているので、この位置を使うだけでタイム・スロットの優先順位ルールが徹底させることが単刀直入なやり方となる。タイムホイールの位相差を一定に維持することによってタイムホイールが同期化される場合、タイムホイールのタイム・スロットの時間的な位置には、もはやグローバルな意味がなく、相対的な意味しかない。したがって、入力タイムホイールと出力タイムホイールの間の位相差を考慮する必要がある。

したがって、タイムホイールが位相同期か位相一定であるかの判断は重要考慮事項である。位相同期型のタイムホイールはハンドシェーク・プロトコルを使う必要がある。これにより、システムに過渡状態が導入され、タイムホイールが停止後に再スタートされるときに同期が達成される。位相一定を維持するにはハンドシェーク・プロトコルは必要ないが、タイム・スロットの時間的位置がもはやグローバルな意味を有しないので、タイム・スロットの優先順位ルールを保証するためのアルゴリズムはやや複雑である。

タイム・スロットの優先順位ルールを保証するためのアルゴリズムを簡素化するために、本発明のこの態様は、可変サイズを有し且つＱｏＳ構成を定義するために用いられる論理タイム・スロットと同様に、論理タイム・スロットの最初と最後を測定するための測定基準法を提供することによって優先順位ルールを保証するために使われる、いずれも等しいアトミック・サイズを有する時間的タイム・スロットの概念を採用する。スイッチ２１のすべての出力タイムホイールはスイッチの内部クロックに基づくものであるので、いずれも位相同期であると仮定する。それにより、すべての出力タイムホイールを得るために使われるマスター・タイムホイールがスイッチ２１ごとに１つずつ存在すると考えることができる。スイッチ２１は入力タイムホイールを有する必要はなく、また、力タイムホイールは直前の出力タイムホイールを照会してもよい。

ネットワーク・ルーティング・スイッチ２１は、入力タイムホイールの開始を監視し、そのマスターホイールを使って開始を測定してもよい。この測定とは位相差の評価のことであり、位相差を一定に保ち、予約メカニズムによって優先順位ルールを遵守するために使用される。

相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるパケット・トラフィックは、絶対的ＱｏＳ保証を備えるフローの割当て後に残る、物理的パイプ上に構築される論理的パイプに適している。したがって、論理的パイプのサイズにより、ＱｏＳ構成で定義される最小サイズから、絶対的ＱｏＳ保証を備えたフローが存在しないときにリンクが使用できる最大サイズまで、時間を切り換えることができる。

〔相対的ＱｏＳおよびベスト・エフォート保証は、プロビジョニング・メカニズムを保証する〕

相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えたフロー間のリソース共有は、好ましくはネットワーク層１４内にインプリメントされたバッファ・アクセス・スケジューリング・メカニズムによって実施される。このために、通信ネットワークの次のホップ（例えば、次のルータすなわちスイッチ）へ伝送される前にＱｏＳトラフィック用の一時メモリとして使用されるＱｏＳトラフィック用の追加キュー（図１ではプライオリティ・キュー２４と示されている）により、ネットワーク層１４が拡張される。プライオリティ・キュー２４は、プライオリティ・キュー・アクセス・マネージャまたはメカニズム（ＰＱＡＭ）２６に対応付けられている。

ＰＱＡＭ２６はＱｏＳフローのスケジューリングに使われる。このスケジューリング・メカニズムは、フロー毎の予約およびパケット毎の予約という２タイプのＱｏＳ予約をサポートする。フロー毎の予約は、アプリケーションが特定時間のあいだ連続的な品質保証を必要とするときに実行され、データ・フローの作成前にＱｏＳ予約を行なう。パケット毎の予約は、所定のデータ・パケットだけが保証を必要とするときに使用される。パケット毎の予約を備えたトラフィックは、ＢＥキューまたはバッファ２５に入れられていてもよいＢＥトラフィックよりも高い優先度を有する。伝送されるパケットは、ＱｏＳ要件を満足するように保証されるが、伝送自体は保証されない。リンクは、パケットを入れるのに十分な未予約のリソースがある場合に限って送信用のパケットを受け入れる。相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォート保証をサポートするＴＤＭＡリソース・アクセス分割スキームの例が図３に示されている。

相対的ＱｏＳ保証・プロビジョニング・スキームは、同一ネットワーク層１４ＰＱＡＭ２６を用いてインプリメントされる。ＢＥトラフィックの場合、ネットワーク層１４は、論理的に分離された別のＢＥキュー２５を有する。また、データリンク層キュー２２アクセス論理（ＱＡＬ）２３は次のように定式化され：送信データリンク・バッファ２２が空きスペースを有していれば、最初にネットワーク層１４ＱｏＳキュー２４からデータを取得し、空の場合に限り、ネットワーク層１４ＢＥキュー２５からデータを取得する。

フローに与えられるＱｏＳは、常に、リクエストされたＱｏＳ以上である。それより大きいフローの要求が予約されると、未予約のリソースがある場合に限り、加算値が与えられる。

共通データリンク層キュー２２、ネットワーク層プライオリティ・キュー２４およびＢＥキュー２５を介したネットワーク層１２におけるＱｏＳおよびＢＥトラフィックの論理的独立処理により、潜在的に論理リンク・ブロック状態となり得る点に注意されたい。例えば、ネットワーク層ＢＥキュー２４に空きがなく、（物理層１６からの）受信データリンク層キュー２２がＢＥパケットを含んでいる場合に、リンク２０は論理的ブロック状態となることができる。（例えば、別のリンクからやってくる）ＱｏＳトラフィックの存在によりＢＥトラフィックが使えないと、リンクは少しのあいだ潜在的にブロック状態のままとなる可能性がある。リクエストされたＱｏＳ保証を下げる可能性があるので、このような成り行きは望ましくない。

リンクのブロックが発生しないようにするために、フロー制御プロシージャは、リンク２０の一方の端部にあるデータリンク送信キュー２２から、リンク２０の他方の端部にあるデータリンク受信キュー２２へ、特定量のデータを送信できるようにするフロー制御トークン（ＦＴＣ）を使用する。あるプロシージャは、受信データリンク・バッファの全長をアドバタイズする。本発明の教示の態様によれば、変更されたプロシージャは、送信側にアドバタイズされたＦＣＴ数を指定する閾値を採用する。送信側が閾値より多いアドバタイズメントを受信する場合は、ＱｏＳパケットおよびＢＥパケットの両方がリンク２０に入ることが可能となる。そうでない場合には、ＱｏＳトラフィックを送信データリンク層キュー２２に置くことが可能となる。対応する受信ネットワーク層ＢＥキュー２５に空きスペ―スがある場合に限り、受信側はアドバタイズメントの閾値より多く送信する。例えば、受信ネットワーク層ＢＥキュー２５の全長が１０ワードであり、受信側が閾値を７ワードに設定したと仮定する。この例では、ＢＥキュー２５に空きがないとき、受信側が最大７つのＦＴＣを送信できる、対応するＢＥキュー２５に１〜３個の対応パケットのための場所がある場合には７つより多いＦＴＣを送信できる。非限定的な一実施形態において、ＦＴＣは図１のＱＡＬ２３によって送信され、したがってデータリンク層１６が発信元である。

前述のフロー制御プロシージャの変更を考慮すると、データリンク層キュー２２アクセス論理２３は次のように動作する。送信データリンク・キュー２２に空きスペ―スがある場合、まず、ネットワーク層ＱｏＳプライオリティ・キュー２４からデータを受け入れ、ネットワーク層ＱｏＳプライオリティ・キュー２４が空の場合に限って、受信されたＦＣＴアドバタイズ数が、定義された閾値を超える場合に限り、ネットワーク層ＢＥキュー２５からのデータを受け入れる。

本発明の非限定的な実施形態にしたがう上記技術は、前出のＳｐａｃｅＷｉｒｅを使用するシステムをはじめとする数多くのさまざまなバスおよびネットワーク・アーキテクチャと一緒に用いることもできるし、光学的な通信システムと一緒に用いることもできる。

また、当然のことながら、より効果的なインプリメンテーションが提供されるのであれば、シリアル・リンク管理論理のいくつかの要素を、ネットワーク層１２からデータリンク層１４へ移動してもよい。

ここで、本発明の第３の態様、すなわち、厳密／厳格なＱｐＳ保証によりフロー毎のリソース管理を実行可能にするリソース予約・管理・解放に関する態様、を参照すると、新しいリソース予約リクエストの受入率の著しい上昇がもたらされる。本発明の態様は、トラフィック・クラス毎の相対的優先順位付けメカニズムを使用する特定アプリケーション・ドメインなど、試行中の他タイプのソリューションを改善するものである。

本発明のこの態様は、フロー毎のリソース予約を実行するのに効果的なメカニズムを定義する。これは、特定クラスに属する各フローが他クラスのフロートに対していくつかの相対的保証しか有さず、同一クラスの他フローに対して保証を有しない場合、トラフィック・クラス毎の保証の代わりに使用できる。本発明のこの態様は、特定のアプリケーション・ドメインの場合に最も単純明快なものに見える簡素なバジェッティング予約原理と比較して、新たなチャネル予約の受入率を大幅に上昇させ、また、実現されるべきネットワーク内の電力管理効率化を可能とする。

例示的実施形態では、トラフィック・オリジネータ（送信元）が送信先へ等時性（ＩＳＯＣ）のチャネル・リクエスト・パケットを送信する。チャネル・パケットのリクエストは、ベスト・エフォート・チャネルを介して送信される。パケットは、図５に示される例示的フォーマットを有する。パケットは標準的なトランスポート層ヘッダおよびネットワーク層１４ヘッダを有することができ、このヘッダの後に、ソース・ルーティングが進み方向に使用された場合に戻り方向のソース・ルーティングを定義する追加セクションが続く。次のフィールドはフローのソース固有ＩＤであり、このソース固有ＩＤは、ＳＲＣアドレスとともにネットワーク的に固有のチャネルＩＤを構成する。引き続く２つのフィールドは、送信元から送信先へチャネル進み方向および戻り方向のリクエストされたリソ―ス割当量である。次の２つの３２ビットフィールドはオプショナル・フィールドがゼロより大きくであり、進みチャネル方向および戻りチャネル方向で受入可能なリソースの量を表す。このフィールドは、値が直前の２つのフィールドのリクエスト割当量以下のときに許容リソースの下限と見ることもできる。

リソースの予約は２ステップで行なわれる。リクエスト・パケットが進み方向に進んでいる場合は、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファの間のチャネル接続を定義するリソース事前予約が行なわれる。この第１のステップ（予約事前登録）は、ダウンストリーム・リソースの不足またはリクエスト・パケットの損失によって引き起こされることがある不完了リクエストのリソース予約発生を防止する。リクエストされた割当量を割り当てることができない場合は許可割当量が定義され、可用リソースが許可割当量を超える場合には、リクエスト割当量が可用ソース量と等しく設定される。送信先ホストは同一フォーマットのパケットを用いてリクエスト・パケットを承認し、タイプ・フィールドがＡＣＫ（承認）に設定される。この時点で、第２のリソース割当てステップが始まる。ＡＣＫパケットは、同一パスを用いて逆向きに送信元に送られる。中間スイッチ２１は、承認パケットを受信すると、リクエスト・パケットの進みパス上に作られたリソース事前予約を、特定チャネルＩＤの有効予約に変換する。

リクエストされた割当量を割り当てることができない、または許可割当量が不確定である、または許可割当量が可用リソースを超えている場合、リクエストは未履行と定義され、スイッチは、両リクエスト割当量フィールドがゼロに設定された状態でリクエスト承認を発生させる。スイッチ２１は、両リクエスト割当量がゼロに設定された状態でリクエスト承認パケットを受信すると、対応するチャネル予約を削除する。

有効予約に基づいてリクエスト割当量（または許容割当量）は割り当てることができるが、事前予約を考慮すると割り当てることができない場合、スイッチはＮＡＣＫ（非承認パケット）によってリクエスト・パケットを承認する。スイッチは、ＮＡＣＫパケットを受信すると、特定チャネルの事前予約を削除するが、このチャネルが既に有効予約を持っている場合には、この予約を変更しない。送信元は、ＮＡＣＫパケットの受信を、現時点において特定チャネルの予約リクエストが履行不可である旨の信号として使用する。

ＱｏＳリクエスト・パケットは、既に存在している予約の設定を変更するために使うこともできる。予約プロシージャは、新チャネル予約の場合と同様であるが、未履行のリクエストの場合は、スイッチ２１がＡＣＫパケットではなくＮＡＣＫパケットを発生させる点のみ大きく異なる。

リクエスト・パケットまたは承認パケットが失われた（すなわち、壊れた）場合、送信元ホストはタイムアウト（例えば、最大ネットワーク・ラウンド・トリップ時間）を待ち、リクエスト・パケットを再送する。新しいリクエスト・パケットは、送信先に到着するか、または予約割当量が所定チャネルＩＤのリクエストされた割当量と等しい場合にはスイッチ２１に到着するまで、同じパスを取る。

ＢＥデフォルト・パスが両方向で同じであることが保証されるのであれば、リクエスト・パケットおよび承認パケットは、ベスト・エフォート・デフォルト・パスに沿って転送されることが好ましい。そうでなければ、前述のソース・ルーティング（所定のパス）が使用されることが好ましい。

両方向のリクエストされた割当量がゼロに設定されるリソース解放プロシージャは、同一リクエスト・パケットを使ってインプリメントされる。

本発明のこの非限定的な別実施形態にしたがう上記技術は、前出のＳｐａｃｅＷｉｒｅを使用するシステムをはじめとする数多くのさまざまなバスおよびネットワーク・アーキテクチャと一緒に用いることもできるし、インターネットおよび他のネットワーク・プロトコル・タイプと一緒に用いることできる。

また、この関連で、図６、７および８を参照すると、図１のシリアル・リンク２０の全部または一部が構築される光ファイバ１０４を含む、モバイル通信デバイスなどのデバイス１２０Ａ、１２０Ｂおよび１２０Ｃの種々の傑出した非限定的な実施形態が示されている。図６、７および８の記載実施形態において、デバイス１２０は、ベース・セクション１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｅと第２の可動セクション１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｅとをそれぞれ含む、少なくとも２つのセクションに分けられている。光ファイバ１０４上に構築されるシリアル・バス２０を介して通信する、少なくとも１つの機能ユニット１０２Ａ，１０２Ｂ（図６の実施形態の場合）、１０２Ｃ，１０２Ｄ（図７の実施形態の場合）、および機能ユニット１０２Ｅ，１０２Ｆ（図８の実施形態の場合）を備えるものと仮定される。機能ユニット対（例えば、１０２Ａ，１０２Ｂ）は、図１に示される機能ユニット１２Ａ，１２Ｂに対応していてもよい。上述のように、機能ユニットの一方は、アプリケーション・エンジン，制御プロセッサユニットを含むことができ、他方の機能ユニットはベースバンド・ユニットを含むことができる。機能ユニットの一方が、ディスプレイなどのユーザ・インタフェース関連の機能ユニットまたはキーパッドもしくはキーボードなどのユーザ入力デバイスを含むことも、本発明の例示実施形態の範囲内である。２つの非限定例として、機能ユニットの一方が、デジタル・カメラ・モジュール、または大容量記憶デバイス、または高品質オーディオ再生モジュールを含むことも、本発明の例示実施形態の範囲内である。

図６、７および８に示されている非限定的な実施形態では、第１のベース・ユニットと第２の可動ユニットの間の動きが矢印Ａ、ＢおよびＣでそれぞれ示されている。例えば、デバイス１２０Ａでは、矢印Ａに沿った回転を提供するために一対のヒンジ１０６（一方のみ図示）を使用してもよく、デバイス１２０Ｂでは、矢印Ｂに沿った側方への動きを提供するためにスライド・メカニズムを使用してもよく、デバイス１２０Ｃでは、矢印Ｃに沿った回転を提供するために１つのヒンジ（ベース・ユニット１００Ｅと可動ユニット１００Ｆの主面に対して直角に配置されている）を使用してもよい。

本発明の他の実施形態では、３自由度の回転が提供されてもよい。また、本発明の他の実施形態では、デバイス１２０は、回転および／または側方への動きができない単一ユニットとして構成されてもよい。

記載された実施形態では、光ファイバ１０４が２つの機能ユニットの間を連続的に通っているように示されている。しかし、別の実施形態では、第２のユニットに対して第１のユニットを動かすことができる回転可能なヒンジまたは他のメカニズムなどを介して、ベース・ユニット１００Ａ、１００Ｃ、１００Ｅと可動ユニット１００Ｂ、１００Ｄ、１００Ｆの間にそれぞれ光信号を伝送するために、一対または複数対の光送信器（例えば、ＬＥＤ）と光受信器（例えば、フォトダイオード）が使用されてもよい。したがって、それ自体は光学コンジットを通るものではない光学パスの少なくとも一部分を自由空間パスとすることができることが分かるであろう。

上記の説明に照らし、本願明細書には、データ・パケット・ソース・ルーティング・プロシージャを提供する、本発明の例示実施形態にしたがう方法、装置およびコンピュータ・プログラムも開示されることが分かるであろう。ここで、パケットは、ＳＲ＝０であればデフォルト・スイッチ・ルーティングが使用され、そうでなければソース・ルーティングが使用される、ルーティング・ホップ数を指定するＳＲフィールドと、ＳＲ＝０であればＤＳＴは送信先ホストのアドレスであり、そうでなければスイッチ内のパケットを転送するためのポートＩＤをＤＳＴが指定するように、ＳＲフィールドの状態によって解釈が決まるＤＳＴフィールドと、オプショナル・ソース・パスフィールドと、少なくとも直前に記述されたフィールドを保護する第１のデータ・フィールドおよび各中間スイッチにおいて第１の一貫性の値が再計算されるパケット・ペイロードを保護する第２のデータ・フィールドとを含む。パケット・ルーティング中、ソース・ルーティングによるパケットの進み方向はＤＳＴフィールドの値によって定義され、次の出力ポートにパケットを転送する前にＤＳＴフィールドがアップデートされ、ＳＲフィールドが１より大きければＳＲが１だけデクリメントされ、そうでなければＳＲおよびＤＳＴフィールドがゼロに設定される。ＳＲおよびＤＳＴフィールドがゼロに設定されたときにノードがパケットを受信するときは、現ノードがパケットの宛先であることを意味する。その後、論理ルーティングを使用することもできる。

本願明細書には、通信ネットワークにＱｏＳ機能を提供する、本発明の別の例示実施形態にしたがう方法、装置およびコンピュータ・プログラムも開示されており、ここで、ネットワーク層が、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるＱｏＳをインプリメントし、下位のデータリンク層が、絶対的ＱｏＳ保証を備えるパイプ間の物理的リソース分配を提供し、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるＱｏＳフローが絶対的ＱｏＳ保証を備えるパイプのうちの１つに割り当てられ、データリンク層が、絶対的ＱｏＳ保証を備えるパイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信し、物理的リソースへの接続分割に基づいて絶対的ＱｏＳ保証がプロビジョニングされる。

本願明細書には、本発明の別の例示実施形態にしたがう、厳密／厳格なＱｏＳ保証によるフロー毎のリソース管理のためのリソース予約・管理・解放を行なう方法、装置およびコンピュータ・プログラムも開示されており、ここで、送信元はチャネル・リクエスト・パケットをベスト・エフォート・チャネルを介して送信先へ送り、リクエスト・パケットは、ソース・ルーティングが進み方向に使用されるときに戻り方向ソース・ルーティングを定義するための情報と、リクエストされたリソース割当量を送信元から送信先へチャネルの進み方向および戻り方向に指定するフィールドと、リクエストされたリソース割当量以下の値を有する、進みチャネル方向および戻りチャネル方向で許容されるリソース量を指定するオプショナル・フィールドとを備え、ここで、第１のステップにおいて、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファの間のチャネル接続を定義するために、送信元から送信先へのパスに沿ってリソース予約事前登録が実施され、第２のステップにおいて、リクエスト承認パケットが送信先から送信元へ同一パスで逆向きに送られ、これを受けてネットワーク・スイッチ２１がリソース予約事前登録を有効予約に変換するが、リクエスト承認パケットがリクエストされたリソース割当を実行できないことを示す場合にはスイッチ２１は直前に行なわれたチャネル予約を削除する。

これらの種々の例示実施形態のいずれにおいても、機能ユニット内および機能ユニット間では、１つまたはそれより多くのワイヤ、ケーブルおよび／または光ファイバを通して通信を伝送できる。また、ローパワーＲＦまたは光信号を（例えば、ブルートゥース接続を介して）使用するなどして、無線で通信を伝送することも例示実施形態の範囲内である。

当然のことながら、本発明の例示実施形態を実現するように機能するいずれかの回路を含む機能ユニット１２は、１つまたはそれより多くの集積回路、モジュールおよび／または他タイプのデバイスに組み込むことができる。

上記の説明は、本発明の例示実施形態を、非限定的な例示例として、十分かつ教育的に説明するために記載されたものである。しかし、上記説明を添付図面とともに読むと、上記説明に照らして種々の変更例および適用例が当業者に明らかになるであろう。例として、当業者は、他の同様または同等のメッセージ・タイプ、メッセージ・フィールドおよびフィールド順序をパケットに使おうとするであろう。また、ユニット１２Ａ、１２Ｂなどの機能ユニットを同一パッケージに複数含む必要はない。例えば、一方の機能ユニットは、端末１０に機械的および／または電気的および／または光学的に接続されるアドオン・アクセサリであってもよい。また、通信リンク２０は、多値論理レベル、または二値論理レベル、またはデータを暗号化し、表現し且つ送出するのに適したフォーマットであればどのようなフォーマットでも使用できる。また、通信リンク２０を通して送出されるデータはセルフ・クロッキングにすることができ、すなわち、別個の同期クロックを用いることができる。しかしながら、本発明の教示事項のこのような同様変更例はいずれも、依然として、本発明の非限定的な実施形態の範囲内である。また、本発明の種々の非限定的な実施形態の特徴のいくつかを、他の特徴を相応に使用せずに活用することもできる。このように、上記説明は、本発明の原理、教示事項および例示実施形態を説明するものに過ぎず、それらを限定するものではないと考えられるべきである。

本発明の非限定的な実施形態にしたがって構成されて作動される例示的な２つの機能ユニットを備える端末のブロック図である。 本発明の態様にしたがうソース・ルーティング・プロトコルをインプリメントするための例示的パケット・フィールドを示す図である。 絶対的ＱｏＳ保証のプロビジョニングに使用されるＴＤＭＡリソース分割スキームの例示的タイムホイール図である。 絶対的および相対的ＱｏＳ保証のプロビジョニングならびに本発明の別の態様にしたがうベスト・エフォート・トラフィックに使用されるＴＤＭＡリソース分割スキームの例示的タイムホイール図である。 本発明の別の態様にしたがうベスト・エフォート・チャネルを介して送出されるフロー毎のリソース予約をインプリメントするための例示的パケット・フィールドの図である。 光ファイバ上に構築されるシリアル・バスによって接続される機能ユニットを含む例示的端末デバイスの側面図である。 光ファイバ上に構築されるシリアル・バスによって接続される機能ユニットを含む例示的端末デバイスの上面図である。 光ファイバ上に構築されるシリアル・バスによって接続される機能ユニットを含む例示的端末デバイスの上面図である。

Claims (48)

1. ルーティング・ホップ数を指定する値を有する第１のフィールド、ただし、前記第１のフィールドの一つの値が、スイッチのデフォルト・ルーティングの使用またはソース・ルーティングの使用を指定する、前記第１のフィールドと、第２のフィールド、ただし、前記第１のフィールドが前記一つの値を有する場合には前記第２のフィールドの内容が送信先ホストのアドレスとして解釈され、そうでない場合には前記第２のフィールドの前記内容は前記スイッチ内でのデータ・パケットを転送するためのポートＩＤを指定するように、前記第１のフィールドの前記値に応じた解釈が行なわれる、前記第２のフィールドと、を含む前記データ・パケットを作成することと；
   前記作成されたデータ・パケットを、通信リンクを介して送出することと
   を含む方法。
2. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項１に記載の方法。
4. 前記作成することは、第１および第２のデータ一貫性を提供すること含み、ここで、前記第１のデータ一貫性は少なくとも前記第１および第２のフィールドを保護し、前記第２のデータ一貫性は前記データ・パケットのペイロードを保護し、前記第１の一貫性の値が中間スイッチにおいて再計算される、請求項１に記載の方法。
5. データ・パケットのルーティング中に、ソース・ルーティングによる前記データ・パケットの送信方向が前記第２のフィールドの前記値によって定められ；前記データ・パケットが次の出力ポートに転送される前に前記第２のフィールドがアップデートされる、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１のフィールドの前記値が１より大きい場合には、前記第１のフィールドが１だけデクリメントされて前記第２のフィールドが除去され、したがって前記データ・パケットのペイロードの最初のバイトが前記第２のフィールドと解釈され、そうでない場合には、前記データ・パケットを受信するノードが前記データ・パケットの前記送信先ノードであることを示すために前記第１および第２のフィールドの前記値がゼロに設定される、請求項５に記載の方法。
7. 実行することによって動作がもたらされるプログラム命令を含む、コンピュータ読取り可能な媒体に組み込まれるコンピュータ・プログラムであって、前記動作が、
   ルーティング・ホップ数を指定する値を有する第１のフィールド、ただし、前記第１のフィールドの一つの値がスイッチのデフォルト・ルーティングの使用またはソース・ルーティングの使用を指定する、前記第１のフィールドと、第２のフィールド、ただし、前記第１のフィールドが前記一つの値を有する場合には前記第２のフィールドの内容が送信先ホストのアドレスとして解釈され、そうでない場合には前記第２のフィールドの前記内容は前記スイッチ内でのデータ・パケットを転送するためのポートＩＤを指定するように、前記第１のフィールドの前記値に応じた解釈が行なわれる、前記第２のフィールドと、を含む前記データ・パケットを作成することと；
   前記作成されたデータ・パケットを、通信リンクを介して送出することと
   を含む、コンピュータ・プログラム。
8. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項７に記載のコンピュータ・プログラム。
9. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項７に記載のコンピュータ・プログラム。
10. 前記作成する動作は、第１および第２のデータ一貫性を提供すること含み、ここで、前記第１のデータ一貫性は少なくとも前記第１および第２のフィールドを保護し、前記第２のデータ一貫性は前記データ・パケットのペイロードを保護し、前記第１の一貫性の値が中間スイッチにおいて再計算される、請求項７に記載のコンピュータ・プログラム。
11. データ・パケットのルーティング中に、ソース・ルーティングによる前記データ・パケットの送信方向が前記第２のフィールドの前記値によって定められ；前記データ・パケットが次の出力ポートに転送される前に前記第２のフィールドがアップデートされる、請求項７に記載のコンピュータ・プログラム。
12. 前記第１のフィールドの前記値が１より大きい場合には、前記第１のフィールドが１だけデクリメントされて前記第２のフィールドが除去され、したがって前記デ―タ・パケットのペイロードの最初のバイトが前記第２のフィールドと解釈され、そうでない場合には、前記データ・パケットを受信するノードが前記データ・パケットの前記送信先ノードであることを示すために前記第１および第２のフィールドの前記値がゼロに設定される、請求項１１に記載のコンピュータ・プログラム。
13. ルーティング・ホップ数を指定する値を有する第１のフィールド、ただし、前記第１のフィールドの一つの値がスイッチのデフォルト・ルーティングの使用またはソース・ルーティングの使用を指定する、前記第１のフィールドと、第２のフィールド、ただし、前記第１のフィールドが前記一つの値を有する場合には前記第２のフィールドの内容が送信先ホストのアドレスとして解釈され、そうでない場合には前記第２のフィールドの前記内容は前記スイッチ内でのデータ・パケットを転送するためのポートＩＤを指定するように、前記第１のフィールドの前記値に応じた解釈が行なわれる、前記第２のフィールドと、を含む前記データ・パケットを作成するための第１の機能ユニットと；
    前記第１の機能ユニットの出力に接続され、前記作成されたデータ・パケットを第２の機能ユニットへ伝送するための通信リンクと、
    を備えるデバイス。
14. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項１３に記載のデバイス。
15. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項１３に記載のデバイス。
16. 前記第１の機能ユニットが前記デバイスの第１の部分に配置され；前記第２の機能ユニットが前記デバイスの第２の部分に配置され；前記光リンクが、前記第１の部分を前記第２の部分に対して移動させるメカニズムを通る、請求項１５に記載のデバイス。
17. 前記メカニズムが回転可能なヒンジを含む、請求項１６に記載のデバイス。
18. 前記第１の機能ユニットが第１および第２のデータ一貫性を提供し、ここで、前記第１のデータ一貫性は少なくとも前記第１および第２のフィールドを保護し、前記第２のデータ一貫性は前記データ・パケットのペイロードを保護し、前記第１の一貫性の値が中間スイッチにおいて再計算される、請求項１３に記載のデバイス。
19. データ・パケットのルーティング中に、ソース・ルーティングによる前記データ・パケットの送信方向が前記第２のフィールドの前記値によって定められ；前記データ・パケットが次の出力ポートに転送される前に前記第２のフィールドがアップデートされる、請求項１３に記載のデバイス。
20. 前記第１のフィールドの前記値が１より大きい場合には、前記第１のフィールドが１だけデクリメントされて前記第２のフィールドが除去され、したがって前記データ・パケットのペイロードの最初のバイトが前記第２のフィールドと解釈され、そうでない場合には、前記データ・パケットを受信するノードが前記データ・パケットの前記送信先ノードであることを示すために前記第１および第２のフィールドの前記値がゼロに設定される、請求項１３に記載のデバイス。
21. 相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるサービス品質（QoS：quality of service）を第１のプロトコル層にインプリメントすることと；
    下位の第２のプロトコル層において、絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプ間の物理的リソース分配を行なうこととを含み、ここで、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるこれらのデータ・フローが絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプに割り当てられ、前記第２のプロトコル層が、絶対的保証を備えるデータ・パイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信し、物理的リソースへの接続分割に基づいて絶対的ＱｏＳ保証がプロビジョニングされる、
    方法。
22. 機能ユニット間において前記データ・パイプが通される通信リンクはシリアル・リンクからなる、請求項２１に記載の方法。
23. 機能ユニット間において前記データ・パイプが通される通信リンクは光リンクである、請求項２１に記載の方法。
24. 前記第１のプロトコル層がネットワーク層を含み、前記第２のプロトコル層がデータリンク層を含む、請求項２１に記載の方法。
25. 実行することによって動作がもたらされるプログラム命令を含む、コンピュータ読取り可能な媒体に組み込まれるコンピュータ・プログラムであって、前記動作が、
    相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるサービス品質（ＱｏＳ）を第１のプロトコル層にインプリメントすることと；
    下位の第２のプロトコル層において、絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプ間の物理的リソース分配を行なうこととを含み、ここで、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるこれらのデータ・フローが絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプに割り当てられ、前記第２のプロトコル層が、絶対的保証を備えるデータ・パイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信し、物理的リソースへの接続分割に基づいて絶対的ＱｏＳ保証がプロビジョニングされる、
    コンピュータ・プログラム。
26. 機能ユニット間において前記データ・パイプが通される通信リンクはシリアル・リンクからなる、請求項２５に記載のコンピュータ・プログラム。
27. 機能ユニット間において前記データ・パイプが通される通信リンクは光リンクからなる、請求項２５に記載のコンピュータ・プログラム。
28. 前記第１のプロトコル層がネットワーク層を含み、前記第２のプロトコル層がデータリンク層を含む、請求項２５に記載のコンピュータ・プログラム。
29. 相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを有するサービス品質（ＱｏＳ）をインプリメントする第１のプロトコル層と；絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプ間の物理的リソース分配行なう下位の第２のプロトコル層、ただし、相対的ＱｏＳ保証およびベスト・エフォートを備えるこれらのデータ・フローが絶対的ＱｏＳ保証を備えるデータ・パイプに割り当てられ、前記第２のプロトコル層が、絶対的保証を備えるデータ・パイプ毎に統一フローとしてトラフィックを受信し、物理的リソースへの接続分割に基づいて絶対的ＱｏＳ保証がプロビジョニングされる、下位の第２のプロトコル層とを備える第１の機能ユニット；および
    前記第２の機能ユニットの出力に接続され、データ・トラフィックを第２の機能ユニットへ伝送するための通信リンクと
    を備えるデバイス。
30. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項２９に記載のデバイス。
31. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項２９に記載のデバイス。
32. 前記第１の機能ユニットが前記デバイスの第１の部分に配置され；前記第２の機能ユニットが前記デバイスの第２の部分に配置され；前記光リンクが、前記第１の部分を前記第２の部分に対して移動させるメカニズムを通る、請求項３１に記載のデバイス。
33. 前記メカニズムが回転可能なヒンジを含む、請求項３２に記載のデバイス。
34. 前記第１のプロトコル層がネットワーク層を含み、前記第２のプロトコル層がデータリンク層を含む、請求項２９に記載のデバイス。
35. 厳密／厳格なサービス品質（ＱｏＳ）保証によるデータ・フロー毎のリソース管理のためのリソース予約・管理・解放を行なうことを含み；これは、
    チャネル・リクエスト・パケットを通信リンクのベスト・エフォート・チャネルを介して送信元から送信先へ送ることによって行い、ここで、前記リクエスト・パケットは、ソース・ルーティングが前記進み方向に使用されている場合に戻り方向ソース・ルーティングを定義する情報と、リクエストされたリソース割当量を送信元から送信先へのチャネルの進み方向および戻り方向に指定するフィールドとを備え、
    第１のステップにおいて、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファとの間のチャネル接続を定義するべくリソース予約事前登録が前記送信元から前記送信先へのパスに沿って実施され、
    第２のステップにおいて、リクエスト承認パケットが前記送信先から前記送信元へと同一パス上で逆向きに送られ、これに応答してスイッチが前記リソース予約事前登録を有効予約に変換するが、前記リクエスト承認パケットが前記リクエストされたリソース割当が実行不可能であることを示す場合には前記スイッチが直前に行なわれたチャネル予約を削除する、
    方法。
36. 前記リクエストされたリソース割当量以下の値を有する、進みチャネル方向および戻りチャネル方向で許容され得るリソース量を指定することを更に含む、請求項３５に記載の方法。
37. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項３５に記載の方法。
38. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項３５に記載の方法。
39. 実行することによって動作がもたらされるプログラム命令を含む、コンピュータ読取り可能な媒体に組み込まれるコンピュータ・プログラムであって、前記動作が、
    厳密／厳格なサービス品質（ＱｏＳ）保証によるデータ・フロー毎のリソース管理のためのリソース予約・管理・解放を行なうことを含み；これは
    チャネル・リクエスト・パケットを通信リンクのベスト・エフォート・チャネルを介して送信元から送信先へ送ることによって行い、ここで、前記リクエスト・パケットは、ソース・ルーティングが前記進み方向に使用されている場合に戻り方向ソース・ルーティングを定義する情報と、リクエストされたリソース割当量を送信元から送信先へチャネルの進み方向および戻り方向に指定するフィールドとを備え、
    第１のステップにおいて、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファとの間のチャネル接続を定義するべくリソース予約事前登録が前記送信元から前記送信先へのパスに沿って実施され、
    第２のステップにおいて、リクエスト承認パケットが前記送信先から前記送信元へと同一パス上で逆向きに送られ、これに応答してスイッチが前記リソース予約事前登録を有効予約に変換するが、前記リクエスト承認パケットが前記リクエストされたリソース割当が実行不可能であることを示す場合には前記スイッチが直前に行なわれたチャネル予約を削除する、
    コンピュータ・プログラム。
40. 前記リクエストされたリソース割当量以下の値を有する、進みチャネル方向および戻りチャネル方向で許容され得るリソース量を指定することを更に含む、請求項３９に記載のコンピュータ・プログラム。
41. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項３９に記載のコンピュータ・プログラム。
42. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項３９に記載のコンピュータ・プログラム。
43. 通信リンクを介して第２の機能ユニットに接続される第１の機能ユニットと；
    チャネル・リクエスト・パケットを前記通信リンクのベスト・エフォート・チャネルを介して送信元機能ユニットから送信先機能ユニットへ送ることによって、厳密／厳格なサービス品質（ＱｏＳ）保証によるフロー毎のリソース管理のためのリソース予約・管理・解放を提供する手段、ただし、前記リクエスト・パケットは、ソース・ルーティングが前記進み方向に使用されるときに戻り方向ソース・ルーティングを定義するための情報と、リクエストされたリソース割当量を送信元から送信先へチャネルの進み方向および戻り方向に指定するフィールドとを備え、ここで、第１のステップにおいて、非アクティブ・チャネルを登録して入力バッファと出力バッファとの間のチャネル接続を定義するべく、前記送信元機能ユニットから前記送信先機能ユニットへのパスに沿ってリソース予約事前登録が実施され、第２のステップにおいて、リクエスト承認パケットが前記送信先機能ユニットから前記送信元機能ユニットへと同一パス上で逆向きに送られ、これに応答してスイッチが前記リソース予約事前登録を有効予約に変換するが、前記リクエストされたリソース割当が不可能であることを前記リクエスト承認パケットが示す場合には前記スイッチは直前に行なわれたチャネル予約を削除する、前記提供手段と
    を備えるデバイス。
44. 前記提供手段は、前記リクエストされたリソース割当量以下の値を有する、進みチャネル方向および戻りチャネル方向で許容され得るリソース量を指定するようにさらに動作可能である、請求項４３に記載のデバイス。
45. 前記通信リンクがシリアル・リンクからなる、請求項４３に記載のデバイス。
46. 前記通信リンクが光リンクからなる、請求項４３に記載のデバイス。
47. 前記第１の機能ユニットが前記デバイスの第１の部分に配置され；前記第２の機能ユニットが前記デバイスの第２の部分に配置され；前記光リンクが、前記第１の部分を前記第２の部分に対して移動させるメカニズムを通る、請求項４６に記載のデバイス。
48. 前記メカニズムが回転可能なヒンジを含む、請求項４７に記載のデバイス。

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